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许超，杨涵，滕佳颖
(吉林建筑大学经济与管理学院，吉林长春130118)
摘要：运用Design Builder能耗与碳排放量分析软件，基于吉林省典型的住宅建筑信息，构建严寒地区住宅建筑的能耗及碳排放量仿真模型。提出一种具有代表性的供暖模式，深入分析传统与新型供暖模式下住宅建筑的能耗及二氧化碳排放量。结果表明，在严寒地区整个供暖期内，间歇性集中供暖模式比全天供暖模式的二氧化碳排放量降低了12.01%，减排效果显著，较适宜严寒地区住宅建筑；尤其是在1月份，间歇性集中供暖模式比全天供暖模式F的二氧化碳排放董降低了1867.7kg0关键词：Design Builder；居民的活动：间歇性集中供暖：全大供暖
六级分值中图分类号:TU111.4文献标识码:A文章编号：10()1-702X(2019)03-0136-04 Research on emission reduction effect of residential building heating mode in severe cold areas
XU Chao,YANG H(m»TENG Jiaying
(School of Economics and Management,Jilin Jianzhu University.Changchun130118»China) Abstract:Using Design Builder energy an(i carbon emissions iinalysis software,based on the typical residential building information in Jilin Province,lhe simulation model of energy consumption and carbon emissions of residential buildings in severe cold regions was constructed.A representative heating mode was proposed to analyze the energy consumption and carbon dioxide emissions of residential buildings under traditional and new heating modes.The study found that during the entire heating period in the severe cold region»the intermittent central heating mode reduced the carbon dioxide emissions by12.01%compared with the all-day heating mode»and the emission reduction effect was significant;The mode is more suitable for residential buildings in severe cold regions.Especially in January»the intermittent central heating mode was more than full-day.The carbon dioxide emissions in heating mode are reduced by1867.7kg.
Key words：Design builder,residents'activities,intermittent central heating,all-clay heating
o引言
建筑物在建造和使用过程会消耗大量的能源，进而形成大量的碳排放。联合国环境规划署的报告指出，
全球建筑物每年
产生86亿t二氧化碳，到2030年碳排放量将增至156亿帆随着经济的迅速扩张，能耗及碳排放量在快速增长。建筑物在建造和使用过程中碳排放过高，尤其是供暖过程中对热能的过多损耗，住宅建筑面临着工作日居民在家时间较少，但是住宅
基金项目：国家自然科学基金项0(71701077)
收稿日期:2018-09-19
作者简介：许超，男，1957年生，吉林长春人，教授，研究方向为BIM、绿建筑标准评价体系研究和应用。地址：长春市新城大街5088号, E-mai1:1140416324@qq。还持续进行供暖。休息日人在家时间增多，活动的房间会很集中，但供暖依旧全天全房间进行。这不仅对环境产生了巨大的压力，也成为建设低碳可持续城市的主要制约因素。研究如何减少建筑碳排放量成为关注的重点。
我国建筑能耗约占社会总能耗的28%眄其中严寒地区城镇供暖能耗占建筑总能耗的24.1%左右叫在严寒地区城镇供暖能耗中，住宅供暖能耗所占比例最大。所以多年来，我国始终将住宅建筑供暖节能减排作为建筑节能的重点。
成都驾考新规我国对于住宅建筑节能研究对象多为建筑技术，并且已取得显著成果。改进窗墙比及外窗类型，将严
寒地区住宅北向外窗类型改为中空玻璃塑钢窗和单框双层塑钢窗，在满足日照、天然采光和自然通风对各使用房间限值的基础上尽可能
降低窗墙比设置w。优化城市形态，通过分割不同功能的房间来提高同样体积的住宅，使空间设计紧凑，增加热量在房屋内
许超，等：严寒地区住宅建筑供暖模式减排效果研究
部的传递效应，提高房屋的蓄热能力叫合理改变保温层厚度,
在严寒地区居住建筑选择减小南向，同时增加北向和东西向
墙体的保温层厚度叫但是从减少碳排量这一角度研究其对
住宅能耗的影响并不多见。
本文选取吉林地区典型的住宅建筑，通过运用Design
Builder软件，基于围护结构、窗墙比、热工性能等建筑参数不
变以及严寒地区住宅居民的活动特性，提岀一种新型供暖模
式—
—间歇性集中供暖。计算严寒地区供暖期的逐月碳排放
量，从而分析出减排效果较好的供暖模式。
碧之轨迹终章攻略1研究方法
Design Builder是一款针对建筑能耗动态模拟程序(En-
ergyPlus)开发的综合用户图形界面模拟软件。建筑能耗模拟
引擎Energyplus功能强大，由美国能源部(DOE)和劳伦斯•伯
克利国家实验室(LBNB)共同开发，可用来对建筑的采暖、制
冷、通风及其他能源消耗全面能耗模拟分析叫研究思路见图
lo Design Builder软件统合了快速建筑建模和便利性，即使是
非专业用户也可将复杂的建筑物迅速进行模型化，在作业的任
意阶段均可以制作正确的环境性能数据和优质的图像和动画。
建立住I
宅仿真->模型确定基本
设计参数
(室外气
象、室内参
数、围护结
构、窗墙
比)
确定住
户活动
时间及
设置不
同供暖
模式
图1研究思路流程
2案例分析
2.1研究对象
本文选取长春市一栋4层住宅建筑进行仿真建模分析，住宅面积约为747.5nF，南北朝向,1~4层为标准层，层高为3.3m。模型由8户组成，每户1个厨房、1个卫生间、2个卧室和1个客厅。图2为模型的三维效果，图3为模型的1层平面示意。
图2模型效果
图3模型1层平面示意
2.2基本设计参数
(1)室外气象参数
长春地处东经125。18、北纬43。55，属于典型的严寒地区。气候介于东部山地湿润与西部平原半干旱区之间的过渡带，属温带大陆性湿润气候类型，冬季长而干冷，夏季短而湿热。年平均气温4.6年降水量600-700mm。常年主导风向为西南风，冬季主导风向西北风。
(2)室内参数
研究对象的冬季供暖室内温度应为18换气次数应为0.5次/h。模型内带有照明的场所，照明功率均设置为5W/n?。
(3)围护结构主要参数见表1。
表1围护结构主要参数
围护结构围护结构材料
经典搞笑网名传热系数
/
[W/(m2-K)J 外墙
9()mm厚阻燃聚苯板EPS(B1级)+
200mm厚炉渣混凝卜•空心砌块
0.44
外窗塑钢5+9A+5+9A+5，空气，胶条封边 1.75
接触室外外100mm厚阻燃型EPS板(Bl级)+
0.49
楼板部分120mm厚混凝土
(4)窗墙比参数
卧室1、卧室3、厨房1、厨房2与楼楼梯间的窗户朝向都属于北向，所以窗墙比为0.21；卧室2、卧室4、客厅1与客厅2的窗户朝向都属于南向，窗墙比应为0.26；卫生间1与卫生间2没有窗户。吉林省窗墙比规定见表2。
表2吉林省窗墙比规定
朝向北向东、西向南向
窗墙面积比C W0.25W0.30W0.45 2.3采暖模式设计与改造参数
(1)人员活动时间
根据GB50352-2005《民用建筑设计通则》和GB50096—2011《住宅设计规范》，住宅居住人数较少，每户仅3~4人，本文选取住宅均设置为3个人使用，其中2个工作人员、1个
许超，等：严寒地区住宅建筑供暖模式减排效果研究
学生。活动均采用普通的、具有通常性的居民行为。作息时间
见表3、表4。
表3工作日(周一~周五)作息时间
作息时间卧室卫生间客厅厨房
00:00-06:007
06:0()-06:307
06:30-07:007 07:00-07:30V
11:30-12:00V 12:00-12:30V
16:30-17:00V
17:00-20:007
20:00-24:007
表4周末(周六、周日)作息时间
作息时间卧室卫生间客厅厨房
00:00-07:00V
07:30-08:007
08:00-08:30V 08:30-11:30V
11:30-12:00V 12:00-13:30V
13:30-17:007
17:00-17:307 17:30-21:00V
21:00-24:00V
(2)供暖模式
传统模式：全天供暖模式，将室内温度持续维持在18
间歇性集中供暖模式：根据人员活动特性，提岀新的模
控股股东式—
—间歇性集中供暖模式，基于严寒地区住宅建筑居民的
活动特性对模型进行供暖，即建筑居民在哪个房间活动就对该房间进行集中供暖，并保持在18£；没有居民的房间在温度降到12T时开始供暖，并保持在12七。
3模拟结果分析
3.1传统供暖模式下能耗及碳排放量分析
传统供暖模式二氧化碳排放量如表5所示，根据严寒地区天气特点，温度越低，室内外温差越大，住宅供暖能耗越大，二氧化碳排放量越高，在10月份达到最低3815.8kg,1月份达到了最高10177.5kg。根据JGJ26-2010旷寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准)〉规定，冬季采暖室内计算温度应取18 T，所以传统供暖模式要持续维持18持续高消耗能源。
表5传统供暖模式下二氧化碳排放量月份10月11月12月1月2月3月4月
6397.39536.810177.57448.25691.23902.5
2.2间歇性集中供暖模式下能耗及碳排放量分析
(见表6)
表6间歇性集中供暖模式下二氧化碳排放量月份10月11月12月1月2月3月4月mZ ER
5685.47934.58309.86558.25281.43781.4由表6可见,11月份与10月份二氧化碳排放量之差比传统模式减少了671.9kg,12月份与11月份二氧化碳排放量之差比传统模式减少了890.4kg,1月份与12月份二氧化碳排放量之差比传统模式减少了265.4kg,2月份与1月份二氧化碳排放量之差比传统模式减少了977.7kg,3月份与2月份二氧化碳排放量之差比传统模式减少了480.2kg,4月份与3月份二氧化碳排放量之差比传统模式减少了288.7kg。说明在室内外温差较大时，间歇性集中供暖模式耗能也随之增多，在进行间歇到再次供暖时，所浪费的热量有所增加。但总体上间歇性集中供暖还是较传统供暖模式减少碳排量。
3.32种供暖方式减排效果分析
通过运用Design Builder能耗与碳排放量分析软件在基本设置参数一致的前题下，对研究对象进行传统模式与间歇性集中供暖模式碳排量对比研究。
从表5、表6可以看出，严寒地区冬季供暖期时，采用间歇性集中供暖的模式各月二氧化碳排放量都有
所减少,10月份降低40.0kg(1.06%),1!月份降低711.9kg(11.13%),12月份降低1602.3kg(16.80%),1月份降低1867.7kg(18.35%), 2月份降低890.0kg(11.95%),3月份降低409.8kg(7.20%), 4月份降低121.1kg(3.10%).冬季供暖期7个月总减少的碳排放量为5642.8kgo
在传统供暖模式下，室内没有人时还维持室内温度达到18咒，就导致了这部分能源的浪费，增加了12.01%的二氧化碳排放量。在间歇性集中供暖模式下，室内没人时就维持在12对居民活动的房间进行集中供暖，这样既满足人们对室内温度的要求，又减少了对能源的浪费。可以得出间歇性集中供暖能很好地减少二氧化碳排放。
4结论与建议
运用Design Builder能耗与碳排放量分析软件，基于吉林省典型的住宅建筑信息，构建严寒地区住宅建筑的能耗及碳排放量仿真模型。基于严寒地区住宅建筑居民的活动特性,
许超，等：严寒地区住宅建筑供暖模式减排效果研究
提出一种具有代表性的供暖模式—
—间歇性集中供暖模式，并分析传统与新型供暖模式下住宅建筑的能耗及二氧化碳排放量，研究新型供暖模式的减排效果。
研究得出，严寒地区面积为747.5m2的模拟住宅建筑全天供暖模式7个月二氧化碳总排放为46969.1kg；间歇式集中供暖模式7个月二氧化碳总排放为41318.6kg，比全天供暖模式下降了12.01%o因为间歇性集中供暖模式减少了居民不在房间活动时对能量的损耗，且严寒地区室内外温差大热量流失较快，全天供暖模式下的供暖需要全天维持18七，所浪费的能量较多；间歇性集中供暖模式对居民不活动的房间，将其温度保持12U所浪费的能量大大减少。同时从模型数据可以看出，在室内外温差逐步变大时，间歇性集中供暖模式所浪费的能源也有所增加，但总体从供暖模式上直接减少了能源的消耗。所以间歇性集中供暖模式与全天供暖模式相比，减少了建筑物使用过程中消耗的能源，减少了住宅建筑碳排量。
住宅建筑供暖节能的首要任务是解决实际运行过程中能耗过髙的问题，间歇性集中供暖模式正能解决这一问题。在严寒地区实施根据居民行为进行间歇性集中供暖模式，将更利于减少碳排量，促进建筑可持续发展。建议改传统供暖模式为间歇性集中供暖模式；同时应研究如何采用科技手段达到控制地热管道给水与居民的活动形成关联，使间歇性集中供暖在严寒地区可行。
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